Generalidades del Heat Pipe (Tubos de transmisión de calor)

 

El Heat Pipe es un tubo sellado, los componentes que utiliza el calor latente de vaporización de un líquido para la absorción y la transferencia de energía térmica de un lugar a otro.

Es un componente pasivo y no requiere de una fuerza impulsora externa que no sea la propia energía térmica que transfiere.

¿Cómo funciona un tubo de calor?

El punto de ebullición de un líquido depende de la presión (atmosférica) que se ejerce sobre él - por ejemplo, el agua hierve a 100 º C normalmente a nivel del mar, pero en la cima del Monte Everest, hierve a 75 ° C debido a la presión atmosférica reducida. Si el agua fuese colocada en un vacío absoluto se con seguiría a hervir a temperaturas tan bajas como 0.01oC.

Otro efecto interesante es la forma en que algunos materiales absorben los líquidos por ejemplo, papel secante y la tinta o una mecha de la lámpara del huracán y el combustible de parafina.

Por lo tanto, si tomamos un tubo, en su interior colocamos un material absorbente, empapado este con un líquido, y se elimina todo el aire del interior del tubo creando un vacío, obtendremos entonces un líquido en contacto con la totalidad de la parte interior del tubo que es capaz de hervir a cualquier temperatura por encima de su punto de congelación.

Si ahora aplicamos calor al tubo, el líquido (fluido) comenzará a hervir. A medida que se reduce va a generar vapor y, al hacerlo, absorben el calor aplicado.

A continuación tendrán lugar estos cuatro efectos;

1. A medida que el fluido de trabajo se reduce, su nivel dentro del material absorbente (mecha) se agotará.

2. El vapor generado crea un exceso de presión local y tiende a fluir por el tubo (que tiene una estructura interna abierta) para igualar la presión.

3. Cuando el vapor se reúne, una sección más fría del tubo tiende a condensarse y a liberar la energía térmica que absorbe y también la creación de un exceso de líquido en la mecha.

4. Las propiedades absorbentes de la mecha dejará de liberarar este exceso de líquido de trabajo para repartir uniformemente a lo largo de sí mismo lo que la devolución del exceso de líquido del final enfría de nuevo hasta el final la entrada de calor por lo tanto, reemplazar el líquido evaporado en la etapa 1.

Como se indica anteriormente (2), el interior del tubo de calor tiene un flujo sin obstáculos por lo que el vapor se refiere, y por lo tanto, la presión será sustancialmente uniforme. Por lo tanto la temperatura también será uniforme - es decir, el Heat Pipe es esencialmente isotérmico en toda su longitud.

El tubo de calor ha absorbido lo que el calor aplicado en su "evaporación", lo devuelve a lo largo de su longitud en forma de vapor, libera el calor aplicado en su 'condensador' y, finalmente, transfiere el líquido condensado trabajo de nuevo en el evaporador (mediante la utilización de la tensión superficial del fluido de trabajo y el correspondiente efecto de capilaridad de bombeo de ella) en el interior de la mecha. Todo esto se realiza a una temperatura prácticamente uniforme.